探究低功耗软件开发怎样延长电池使用寿命

电池技术的创新并不像其它技术优势那样迅速。每隔十年，电池容量就会增加一倍，同时市场对于电池工艺的要求也越来越高，这给电池开发人员带来了许多艰巨的挑战。电池开发人员在设计电池供电系统时经常会发现，虽然系统硬件的效率提高了，但电池的功耗却往往比预期高出很多。实际上，在优化嵌入式系统时，硬件只是必须考虑的因素之一，另一个不可或缺的因素则是软件。
　　如果电池开发人员希望电池发挥最佳性能，可以通过管理微控制器 （MCU） 软件的方法来解决。在着手开始之前，不妨先参考以下技巧：
　　1. 尽可能增加MCU待机时间—MCU在待机模式下的电流通常比激活模式要低几个数量级。这是由于MCU在等待状况下，非必要外设和系统模块会进行电源门控。
　　2. 巧用中断来控制程序流—这个技巧关系着代码的执行效率。在MCU中，每执行一行代码都会消耗时钟周期，这反过来会影响系统电池的使用寿命。但如果合理使用中断，就可以根据系统状态来确定执行哪一部分代码，从而做出智能化的决定。
　　3. 用外设硬件替代软件函数—电池系统软件在执行加密等安全函数时，通常需要执行成千上万条代码。但如果采用TI的低功耗MSP MCU，就可以使系统在执行128位加密函数时将时钟周期从6600个减少到168个。这是因为这款MCU包含了硬件模块。此外，如硬件乘法器等TI的一些简单模块能够大大简化数学函数，也可以帮助实现类似的功能。
　　4. 管理MCU内部外设的功耗—即使处于非待机模式，也应该关闭不必要的外设以降低功耗。
　　5. 管理MUC外部器件的功耗—在需要尽可能延长电池的使用寿命时，除了关闭非必要的MCU内部组件，还可使用系统中的MCU来打开或关闭外部器件。
　　6. 谨慎选择MCU器件类型—需注意的是，不同MCU的功能千差万别。同时，在激活和待机两种模式下，不同应用对MCU的需求也会相应发生变化。因此，工程师在设计电池系统时，应该选择针工作周期优化的MCU。此外还需注意，对于那些频繁在激活与待机模式间切换的应用，唤醒系统所需的时间也是一个非常重要的因素。
　　总之，高效软件绝对是确保电池使用寿命最大化的“必杀技”。上述技巧和窍门可以帮助电池开发人员设计高效软件，不过还有其它很多因素需要考虑。此外，通过优化工具也可以帮助延长电池使用寿命。如果采用TI的MCU来设计电池系统，可以通过TI软件优化选项来帮助简化开发流程。比如在刚开始设计电池系统时，TI的ULP Advisor可以根据超低功耗清单来帮助检查代码，并提供可能的软件改进建议。在设计中期，TI的EnergyTrace技术可以提供实时功率测绘功能，以便工程师查看MCU每一个位置上的精确功耗值。